MỤC LỤC CHƯƠNG I 12 GIỚI THIỆU VỀ BÌNH NGƯNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 12 1.1. Thiết bị bình ngưng trong sơ đồ nhiệt nhà máy Nhiệt điện 12 1.1.1. Chu trình Rankine trong nhà máy nhiệt điện tuabin ngưng hơi 12 1.1.2. Nhiệm vụ và nguyên lý cấu tạo của bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện 15 1.2. Các khái niệm liên quan đến bình ngưng 15 1.2.1. Áp suất hơi thoát và áp suất trong bình ngưng 15 1.2.2. Khái niệm về độ chân không trong bình ngưng 17 1.2.4. Bội số làm lạnh, số chặng đường nước và chiều dài ống. 19 1.2.5. Độ kín của hệ thống chân không và hỗn hợp không khí. 22 1.2.6. Độ chênh nhiệt độ và độ hâm nước 22 CHƯƠNG II 25 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC VÀ THUẬT TOÁN 25 ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG 25 2.1. Cơ cấu của quá trình ngưng tụ và các dạng ngưng tụ 25 2.2. Sự tản nhiệt và khuếch tán môi chất khí hơi ngưng tụ trong bình ngưng 27 2.3. Những ảnh hưởng tới quá trình truyền nhiệt trong bình ngưng 29 2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ hơi 29 2.3.3. Ảnh hưởng của thiết bị hút thải không khí đến điều kiện trao đổi nhiệt trong bình ngưng. 32 2.3.4. Ảnh hưởng của cáu cặn trong ống bình ngưng 33 2.4. Phân tích công nghệ bình ngưng 36 2.5. Các phương trình động học của bình ngưng 37 2.5.1. Phương trình cân bằng năng lượng 37 2.5.2. Phương trình cân bằng khối lượng 38 2.6. Điều khiển mức nước bình ngưng 38 2.7. Thiết kế bộ điều chỉnh áp suất 42 2.7.1. Nhận dạng đối tượng theo số liệu vận hành thực tế của nhà máy 42 2.7.2. Xác định tham số bộ điều khiển từ mô hình đối tượng 49 2.8. Thiết kế bộ điều chỉnh mức nước ngưng. 52 2.8.1. Sơ đồ khối điều khiển mức nước ngưng 53 2.8.2. Hàm truyền đạt của cảm biến đo mức nước trong bình ngưng 53 2.8.3. Hàm truyền đạt của van nước ra khỏi bình ngưng 54 2.8.4. Xác định tham số bộ điều khiển mức nước bình ngưng. 54 CHƯƠNG III. MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG 57 3.1. Mô hình bình ngưng trên Matlab Simulink 57 3.2. Kết quả mô phỏng 61 3.2.1. Đặc tính quá độ của áp suất trong bình ngưng 61 3.2.2. Đặc tính quá độ mức nước trong bình ngưng 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN: ĐIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG NHÀ MÁY ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Điều khiển Tự động hóa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Huy Phương HỌC VIÊN: Hà Duy Thái MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Số Số liệu liệu thống thống kê kê của tổng tổng công công ty ty điện điện lực lực Việt Việt Nam Nam Số liệu dự kiến đến Số liệu tháng 4/2015 năm 2020 - Thủy điện: 32,27%,- Thủy điện: 26,6%, - Nhiệt điện than: 33,74% - Nhiệt điện than: 44,7% -Nhiệt điện dầu : 0,14% - Nhiệt điện dầu : 19,6% - Tuabin khí : 32,67%, - Nguồn NL tái tạo: 4,8%, - Nhập : 1,17%.- Nhập khẩu: 2,8% Hà Duy Thái Mục tiêu đề tài Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bình ngưng Điều khiển mức nước bình ngưng áp suất bình ngưng Mơ chế độ hoạt động bình ngưng Hà Duy Thái Chu trình nhiệt nhà máy nhiệt điện Tuabin ngưng Bộ nhiệt trung gian Tuabin cao áp III Tuabin hạ áp Bộ nhiệt Máy phát điện II IV V ~ Lò VI I Bình ngưng VII X XI Bình gia nhiệt cao áp Bình khử khí IX VIII Bơm ngưng Bơm cấp Bình gia nhiệt hạ áp Hà Duy Thái Nhiệm vụ cấu tạo bình ngưng Cấu tạo bình ngưng dùng nước làm lạnh ống Hà Duy Thái Xây dựng mơ hình tốn học thuật tốn điều khiển bình ngưng Mơ hình q trình đơn giản hóa bình ngưng Hà Duy Thái Các phương trình động học bình ngưng Phương trình cân lượng Phương trình cân vào nước ngưng Phương trình mối liên hệ tốc độ truyền nhiệt Phương trình cân lưu lượng nước nhiệt Phương trình thực nghiệm Hà Duy Thái Các phương trình động học bình ngưng Phương trình cân khối lượng Phương trình quan hệ nước ngưng áp suất Phương trình mức nước ngưng Hà Duy Thái Sơ đồ khối mạch vòng điều khiển lưu lượng nước ngưng áp suất bình ngưng Hà Duy Thái Nhận dạng đối tượng theo số liệu vận hành thực tế nhà máy Hà Duy Thái Hàm truyền bình ngưng Sử dụng matlab ident tool box để nhận dạng hàm truyền đạt bình ngưng Với liệu từ bảng số liệu ta thực bước nhận dạng tìm hàm truyền sau: Hà Duy Thái Xây dựng tham số cho điều khiển áp suất Từ hàm truyền đạt bình ngưng, ta thấy hàm truyền đạt MH1 = W H(s) dạng qn tính có bậc khơng lớn hai, nên ta áp dụng phương pháp tối ưu modun để tìm thơng số cho điều khiển Kết luận: Bộ điều chỉnh áp suất tỷ lệ tích phân (PI) đó: Hệ số tỷ lệ PI Kp= 3,35; Hệ số tích phân PI KI = 9,17 Hà Duy Thái xây dựng tham số cho điều khiển mức nước Sơ đồ khối mạch vòng mức nước Trong đó: W1(s) hàm truyền đạt cảm biến đo mức nước WV(s) hàm truyền đạt van nước khỏi bình ngưng Hà Duy Thái Xây dựng tham số cho điều khiển mức nước Mạch vòng điều chỉnh mức nước Áp dụng phương pháp modun tối ưu ta xác định điều khiển có hàm truyền đạt sau: Kết luận: Bộ điều chỉnh khâu tỉ lệ vi phân (PD) Trong đó: hệ số tỷ lệ Kp2 =7,24 hệ số khâu vi phân KD = 0,072 Hà Duy Thái Mô hệ thống điều khiển áp suất mức nước bình ngưng Simulink Hà Duy Thái Sơ đồ mơ hình hóa bình ngưng Simulink Giá trị đặt cho điều khiển: Mức nước đặt 1000 mm Áp suất đặt 10 kPa Hà Duy Thái Mơ đặc tính q độ áp suất mức nước bình ngưng Đặc tính q độ áp suất bình ngưng Kết luận: Đường đặc tính áp suất bình ngưng có thời gian độ 200s Sai lệnh tĩnh St % 10 9,8 100% 2% 10 Giá trị sai lệch tĩnh hoàn toàn nằm giải cho phép thiết kế điều khiển Do điều khiển thiết kế hoàn toàn đáp ứng yêu cầu ổn định áp suất cho bình ngưng Hà Duy Thái Mơ đặc tính q độ áp suất mức nước bình ngưng Đặc tính q độ mức nước bình ngưng Kết luận: Đường đặc tính mức nước bình ngưng có thời gian q độ 100s Sai lệnh tĩnh Bộ điều khiển PD hoàn toàn đáp ứng yêu cầu ổn định mức nước cho bình ngưng TÀI LIỆU THAM KHẢO Hà Duy Thái ... bình ngưng áp suất bình ngưng Mơ chế độ hoạt động bình ngưng Hà Duy Thái Chu trình nhiệt nhà máy nhiệt điện Tuabin ngưng Bộ nhiệt trung gian Tuabin cao áp III Tuabin hạ áp Bộ nhiệt Máy phát điện. .. II IV V ~ Lò VI I Bình ngưng VII X XI Bình gia nhiệt cao áp Bình khử khí IX VIII Bơm ngưng Bơm cấp Bình gia nhiệt hạ áp Hà Duy Thái Nhiệm vụ cấu tạo bình ngưng Cấu tạo bình ngưng dùng nước làm... thiết kế điều khiển Do điều khiển thiết kế hồn tồn đáp ứng yêu cầu ổn định áp suất cho bình ngưng Hà Duy Thái Mơ đặc tính q độ áp suất mức nước bình ngưng Đặc tính q độ mức nước bình ngưng Kết